热-磁耦合对高速铁路永磁涡流制动器制动力矩的影响

永磁涡流制动器广泛应用于高速铁路、地铁、载重汽车等领域，正以节能、环保、高效、无磨损、高可靠性等无可比拟的优势给人类的生活带来全新的变化。永磁材料的飞速发展，给高速列车永磁涡流制动器的发展注入了新的活力。其制动力矩的稳定输出关系到组合制动策略，控制方法等行车安全的关键因素。然而其制动力矩随着温度升高，永磁材料的磁性能发生巨大的非线性变化等因素，会产生急剧衰减。传统的基于三维非定常磁场解析法和有限元方法的制动力矩计算方法，面临耦合度高、计算量巨大、误差大等挑战。亟待破解面临的高温时由磁性材料磁性能变化引起的制动力矩波动难题。
       本项目提出了融合多场解耦的热-磁效应对永磁涡流制动器制动力矩波动性影响的基本科学问题。运用非自由超图，考察高速时应力场对热-磁耦合场的影响，重点研究温度升高与气隙变化的规律。以温度场对永磁体磁化强度、磁场强度、磁场密度的变化规律为研究对象，对两场之间的参数耦合强度进行研究，探索温度场耦合下的磁性参数对制动力矩影响的机理。针对重要影响参数气隙等因素，创新性地提出基于分层模拟的涡流损耗模型。建立温度-电阻率，温度-相对磁导率等弱耦合模型，降低计算量。建立温度-涡流去磁，温度-磁化强度，温度-磁场强度等强耦合模型，充分考虑强耦合参数对制动力矩波动性的影响，采用分区模拟的方法，揭示强耦合变量对力矩波动的一般规律,以避免制动力矩过度下降。本项目的预期研究成果将为发展基于多场耦合设计的永磁涡流制动器设计与制造提供理论基础和技术可能，从而推动永磁涡流制动器产业的跨越式发展。